电路基础与电子技术简明教程
书 号:9787113109820
丛 书 名:21世纪高等院校规划教材.计算机科学与技术
作 者:邓保青
译 者:
开 本:16开
装 帧:平装
正文语种:
出 版 社:中国铁道出版社有限公司
定 价:28元
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内容简介
本书是为了适应高校不同专业对电路基础和电子技术课的需求,在保证基础内容和教学成效的前提下,将电路分析、模拟电子技术和数字电子技术三部分知识进行有机整合而形成的一本全新教材。本书在以“足用、适用”为原则的基础上,侧重于数字电子技术部分,做到既简明扼要,又重点突出;在每章后都设置了Multisim电路仿真实例,将理论教学实践化,打破传统教学模式,通过Multisim电路仿真,对精选实例进行图文并茂、生动形象地分析,做到理论和实践的完美结合。全教材分三篇,共11章。第一篇电路分析基础,主要内容有电路的基本概念和基本定律、正弦交流电路;第二篇为模拟电子技术,主要内容有半导体器件、放大电路基础、集成运算放大器及应用和直流电源;第三篇为数字电子技术,主要内容有逻辑代数基础、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路和可编程逻辑器件及VHDL应用。本书深入浅出,通俗易懂。可作为本科或高职院校计算机、电子及机械工程类等学科相关专业的电子技术基础课教材,也可供相关专业技术人员参考。 -
前言
随着现代电子技术的迅猛发展,电子技术已经渗透到许多领域,高等院校内计算机、电子及相关专业的新课程也日新月异、层出不穷。但是,这也带来了某些专业基础课篇幅庞大、内容分散、主次不明和知识陈旧等弊端,不仅使学生学习吃力、负担过重,而且也影响了新课程的教学效果。为了适应高等院校不同专业对电路基础和电子技术课的需求,树立培养高级实用型人才的教学理念,在保证基础内容和教学成效的前提下,编者将电路分析、模拟电子技术和数字电子技术三部分知识进行有机整合,组织编写了本教材。
在编写过程中,根据编者的教学经验,对教材内容的选取与衔接及重点难点的体现,以及例题、习题的选定都进行了认真分析,并做了较大幅度的改革。为了有效地实现三门课程的有机整合,编写过程中遵循了以下原则:
(1)加强基础概念和基本工作原理的定性分析。以通俗易懂的实例分析引导出理论的相关内容,使理论分析尽量做到保证基础、深入浅出、通俗易懂,重点培养学生分析问题和解决问题的能力。
(2)内容选择与整合。教材在以“足用、适用”为原则的基础上,侧重于数字电子技术部分,同时适当充实了一些相关内容,满足专业技术发展的需要。编排时尽量做到简明扼要、重点突出、主次分明、详略得当。
(3)理论与实践并重,知识与技能并重。打破传统教学模式,将理论教学实践化。根据各章节理论知识的重点,通过Multisim 10电路仿真软件,对有代表性的实例进行图文并茂、生动形象的电路仿真和分析,使抽象的理论形象化、具体化,以此提高学生的认知度,使理论知识与实践教学有机地统一起来。
(4)精选例题与习题。除精选例题、思考题与练习题外,每章后还设置了难度适当的总习题,便于学生自学。在学生掌握基本内容的前提下,重点培养学生处理实际问题和自学的能力。
(5)适当加强新技术和应用方面的知识。在编写时,在模拟和数字电子技术的相关内容中,尽量引用新的集成电路应用技术,重点突出集成电路芯片外特性和应用电路的分析及实际技能的训练。
(6)灵活、自主地选取实验内容。根据各专业的培养目标,可适当选择实验教学的方式和内容。专业性较强可另设实验课,相关专业可通过仿真、教师课堂演示等手段,达到促进和强化基础理论的学习、培养基本技能和创新能力的目的。
因本教材是三门课程的精编浓缩版,所以在内容上要进行有机整合。本书分3篇,共11章。第一篇为电路分析基础,第二篇为模拟电子技术,第三篇为数字电子技术, 这三篇内容基本涵盖了“电路基础与电子技术”作为专业基础课所需要的知识。下面就本书在内容整合和衔接上做几点说明:
1.电路分析部分,在内容上做了如下改革:
按电路形成的类型和应用,把电路分析内容编排为“电路的基本概念和基本定律”和“正弦交流电路”两章,将电路基本定律、定理及分析方法结合交直流电路进行分析,以利于学生掌握电路的基本内容及应用技能。因线性电路的动态分析理论性较强,而且应用较少,在编排时只对RLC电路基础在交直流电路中的应用做简单介绍。
2.模拟电子技术部分在内容上也做了较大幅度的修改,整合成“常用半导体器件、放大电路基础、集成运算放大器及应用和直流电源”4章内容。具体措施如下:
(1)常用电子器件半导体二极管、三极管及场效应晶体管的基本结构及应用等基本知识只做了一般介绍,而重点介绍半导体二极管和三极管的特性和应用技能。
(2)放大电路基础部分重点分析单管共射放大电路和射极输出器。分析电路时,也只采用图形分析法定性分析电路工作原理,而对“微变等效电路法”和已被集成电路所取代了的多管放大电路分析部分只做简要说明。这既减轻了学生的负担,又加强了实践课教学,更有利于培养学生学习应用理论知识的兴趣。
(3)将直流差动放大电路和反馈放大电路并入“集成运算放大电路”,合并为“集成运算放大器及应用”。因为学习直流差动放大器的主要目的是为分析集成运算放大器的内部结构及应用技术参数奠定基础的,因此并入该章有利于“集成运放和差动放大器”的有机结合,容易理解和记忆;反馈放大电路和集成运放的应用电路结合十分紧密,将其并入本章也有利于“集成运放和反馈放大器”组合电路工作原理及应用的学习。
3.数字电子技术部分是本教材的重点篇章,内容的编排基本上保持通用教材的大多数章节。为了加强基础概念和基本工作原理的学习,也在内容编排上做了一些适当修改,分述如下:
(1)将“逻辑门电路”并入“逻辑代数基础”。逻辑门电路是数字逻辑电路的基本组成部分,与逻辑代数基础联系紧密,两者合并有利于学生对数字电子技术基础知识的系统掌握。在这一章中,重点介绍逻辑代数中常用的卡诺图化简法和TTL数字集成电路的应用,而对烦琐的公式化简法和分立元件门电路只做一般介绍。
(2)“组合逻辑电路”、“集成触发器”、“时序逻辑电路”是本书重点章节,主要讲述常用集成电路芯片的基本工作原理、电路应用及实践技能应用的相关理论基础。
(3)依据编写本教材的宗旨,删减了“脉冲产生与整形”、“数/模(D/A)和模/数 (A/D)转换”和“半导体存储器”部分。其中,“脉冲产生和整形”中的555定时器和多谐振荡器合并到第10章的10.5节“定时脉冲发生器”中。
(4)增添了“可编程逻辑器件及VHDL应用”一章内容,初步介绍了PLD和硬件描述语言的基本知识。目前,电子设计自动化是现代电子技术发展的一个重要方向,是电子设计工程师必备的专业技术,而VHDL的设计方式使数字电路的设计变得更加快捷和容易。因此,为了让学生跟上科技发展的步伐,提高学生学习新知识的兴趣,编写了“可编程逻辑器件及VHDL应用”内容。但是要将这部分知识学以致用,还需要后续课程的学习和实践应用,因此,本章可作为教材的阅读章节。
(5)目录中标注“*”的章节为选讲内容,教师可根据实际情况,有选择地讲授该部分内容。
4.本书简单介绍了Multisim 10电路仿真软件,各章后又增设了应用该软件进行分析和电路仿真的精选实例。仿真实例都是围绕各章节中教学的基本要求和重点内容展开的,所有仿真实例都经作者上机仿真通过,可以实现。读者可利用正版软件,调用这些电路进行仿真实验。
本书由邓保青任主编,邵翠平任副主编;第1章、第10章、第11章和全书Multisim 10电路仿真实例部分由邓保青编写,第7章、第8章、第9章、附录A和附录B由邵翠平编写,第2章、第3章、第4章和附录D中的第1~6章习题答案由吴德林编写,第5章、第6章、附录C、附录D中的第7~11章习题答案由符气叶编写;本教材最后由邓保青统稿定稿,李忠金主审。
本书在编写的过程中,得到了许多同行专家的指导和帮助,特向他们表示衷心的感谢!同时也参考了与三门课程内容相关的教材、实验指导书及实践教学软件。在此,也向为本书的编写和出版提供支持和帮助的各界人士表示诚挚的谢意!
在编写过程中,虽然力求做到完美,但由于教材改革的幅度较大,又缺乏一定的教学经验,加之时间仓促,本书中必然还存在着若干纰漏与欠妥之处,敬请广大读者及同行专家批评指正,以便再版修订,不胜感激! -
目录
第一篇 电路分析基础
第1章 电路的基本概念和基本定律 2
1.1 电路模型与电路基本物理量 2
1.1.1 电路 2
1.1.2 电路的状态 2
1.1.3 电路模型 3
1.1.4 电路的基本物理量 3
1.2 欧姆定律与线性电阻电路分析 7
1.2.1 电阻元件 7
1.2.2 欧姆定律 8
1.2.3 电阻的串联和并联 9
1.3 有源电路等效变换与基尔霍夫定律 11
1.3.1 电源模型 11
1.3.2 基尔霍夫定律 14
1.4 叠加定理 17
1.4.1 叠加定理的特性 17
1.4.2 叠加定理相关知识 17
*1.5 戴维南定理 18
1.5.1 戴维南电路模型 18
1.5.2 戴维南定理 18
*1.6 电路基础Multisim 10仿真实例 20
小结 24
习题 25
第2章 正弦交流电路 28
2.1 正弦交流电路的基本概念 28
2.1.1 正弦交流电路的参考方向及基本数学模型 28
2.1.2 正弦交流电的三要素法 29
2.1.3 相位差 30
2.1.4 交流电的有效值 31
2.2 正弦交流电的相量表示法 33
2.2.1 复数及其表示形式 33
2.2.2 正弦交流电的相量形式 33
2.3 正弦交流电路中R、L、C元件规律 35
2.3.1 电阻元件R 35
2.3.2 电感元件L 36
2.3.3 电容元件C 39
2.4 R、L、C元件串联交流电路及串联谐振 42
2.4.1 RLC串联交流电路的物理参数 42
2.4.2 RLC串联电路特性的判定 43
2.4.3 RLC串联电路中的功率计算 44
2.4.4 RLC串联电路的谐振 45
*2.5 正弦交流电路Multisim 10仿真实例 46
小结 48
习题 49
第二篇 模拟电子技术
第3章 常用半导体器件 52
3.1 半导体二极管 52
3.1.1 半导体基础知识 52
3.1.2 半导体二极管 54
3.1.3 特殊用途的二极管 57
3.2 半导体三极管 59
3.2.1 半导体三极管的基本知识 59
3.2.2 三极管伏安特性曲线 61
*3.3 场效应管 64
3.3.1 绝缘栅型场效应管 64
3.3.2 结型场效应管(JFET) 66
3.3.3 场效应管的主要参数及使用注意事项 66
*3.4 半导体器件Multisim 10仿真实例 67
小结 67
习题 68
第4章 放大电路基础 70
4.1 放大电路的组成及工作原理 70
4.1.1 放大电路的基本概念 70
4.1.2 放大电路的组成原理 71
4.2 静态工作点的稳定与分压式偏置电路 74
4.2.1 影响静态工作点稳定的因素及改进方法 74
4.2.2 分压式偏置电路 75
4.2.3 静态工作点的计算 76
4.3 共集电极电路——射极输出器 78
4.3.1 电路组成 78
4.3.2 电路工作原理 78
*4.4 多级放大器简介 79
4.4.1 概述 80
4.4.2 多级放大电路的特性参数 81
*4.5 基本放大电路Multisim 10仿真实例 83
小结 84
习题 86
第5章 集成运算放大器及应用 88
5.1 差动放大电路 88
5.1.1 直流放大器的基本概念 88
5.1.2 零点漂移 89
5.1.3 基本差动放大电路 89
5.2 集成运算放大器的组成和主要参数 91
5.2.1 集成运放的组成和电路符号 92
5.2.2 集成运放的主要参数 93
5.2.3 集成运放的应用基础 93
5.2.4 集成运放应用简介 95
5.3 负反馈放大电路 96
5.3.1 反馈的基本概念 97
5.3.2 反馈的类型 97
5.3.3 负反馈对放大器性能的影响 99
5.4 集成运算放大器的线性应用 100
5.4.1 比例运算电路 100
5.4.2 加减运算电路 101
5.4.3 积分与微分运算 103
*5.5 集成运算放大器Multisim 10仿真实例 105
小结 106
习题 107
第6章 直流电源 108
6.1 整流滤波电路 108
6.1.1 单相半波整流电路 108
6.1.2 单相全波整流电路 110
6.1.3 单相桥式整流电路 111
6.1.4 滤波电路 112
6.2 直流稳压电路 116
6.2.1 直流稳压电路的基本概念 116
6.2.2 硅稳压二极管稳压电路 116
6.2.3 串联型稳压电路 117
6.2.4 集成稳压电源 119
*6.3 开关稳压电源 120
6.3.1 概述 120
6.3.2 串联型开关稳压电源 121
6.3.3 采用集成控制器的开关直流稳压电源 123
6.3.4 并联型开关稳压电源 124
*6.4 直流电源Multisim 10仿真实例 125
小结 126
习题 127
第三篇 数字电子技术
第7章 逻辑代数基础 130
7.1 数字电路概述 130
7.1.1 数字信号和数字电路 130
7.1.2 数字电路的特点 130
7.2 数制与编码 131
7.2.1 数制 131
7.2.2 编码 134
7.3 逻辑函数及其表示法 136
7.3.1 基本逻辑函数及运算 136
7.3.2 逻辑函数的建立及其表示法 139
7.4 逻辑代数的基本公式和基本定律 142
7.4.1 逻辑代数的基本公式和定律 142
7.4.2 逻辑代数的基本重要规则 143
7.5 逻辑函数的公式化简法 144
7.5.1 逻辑函数的最简形式 144
7.5.2 用公式化简逻辑函数 144
7.6 逻辑函数的卡诺图化简法 146
7.6.1 最小项与卡诺图 146
7.6.2 用卡诺图表示逻辑函数 148
7.6.3 用卡诺图化简逻辑函数 149
7.6.4 具有无关项的逻辑函数的化简 150
7.7 逻辑门电路 152
7.7.1 分立原件基本逻辑门电路 152
7.7.2 TTL逻辑门电路 154
*7.7.3 CMOS逻辑门电路 158
7.7.4 逻辑门的使用特性 159
*7.8 逻辑代数基础Multisim 10仿真实例 161
小结 162
习题 162
第8章 组合逻辑电路 165
8.1 概述 165
8.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 166
8.2.1 组合逻辑电路的分析方法 166
8.2.2 组合逻辑电路的设计方法 166
8.3 编码器 168
8.3.1 普通编码器 168
8.3.2 优先编码器 169
8.4 译码器 170
8.4.1 二进制译码器 170
8.4.2 数码显示译码器 173
8.5 数据选择器 175
8.5.1 数据选择器的工作原理 175
8.5.2 用数据选择器实现组合逻辑函数 176
*8.6 加法器和数值比较器 177
8.6.1 加法器 177
8.6.2 数值比较器 179
*8.7 组合逻辑电路Multisim 10仿真实例 180
小结 181
习题 181
第9章 触发器 184
9.1 概述 184
9.2 基本触发器 184
9.2.1 基本SR触发器 184
9.2.2 同步触发器 186
*9.3 主从触发器 188
9.3.1 主从SR触发器 188
9.3.2 主从JK触发器 189
9.4 边沿触发器 192
小结 194
习题 194
第10章 时序逻辑电路 197
10.1 概述 197
10.2 时序逻辑电路的分析方法 197
10.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 197
10.2.2 异步时序逻辑电路的分析方法 200
10.3 数据寄存器和移位寄存器 201
10.3.1 寄存器 201
10.3.2 移位寄存器 202
10.4 计数器 204
10.4.1 异步计数器 204
10.4.2 同步计数器 207
10.4.3 任意进制计数器的构成方法 212
*10.5 定时脉冲发生器 214
10.5.1 时钟脉冲源电路 214
10.5.2 节拍脉冲产生电路 217
*10.6 时序逻辑电路Multisim 10仿真实例 218
小结 220
习题 220
*第11章 可编程逻辑器件及VHDL应用 224
11.1 可编程逻辑器件 224
11.1.1 PLD简介 224
11.1.2 复杂可编程逻辑器件(CPLD) 225
11.1.3 现场可编程门阵列(FPGA) 226
11.2 可编程的硬件描述语言VHDL 229
11.2.1 VHDL概述 229
11.2.2 VHDL程序基本结构 230
11.2.3 VHDL的组合、时序逻辑设计 234
11.3 VHDL有限状态自动机设计简介 236
11.3.1 有限状态机的基本概念 236
11.3.2 一般有限状态机的设计 237
11.3.3 摩尔型有限状态机设计 238
11.3.4 米立型有限状态机设计 240
小结 241
习题 242
附录A 本书常用文字符号及其说明 243
附录B 基本逻辑单元图形符号对照表 245
附录C 常用中规模集成逻辑器件 246
附录D 部分习题参考答案 249
参考文献 261 -
作者介绍
主要著译者顺序姓名学历职称学科专长通讯地址1邓保青 本科副教授 C语言、电路基础 工作单位华南师范大学增城学院计算机系 邮政编码510665 电话 159184598682 工作单位 邮政编码 电话 3 工作单位 邮政编码 电话 审校者(主审者) 学历 工作单位 邮政编码 电话 职称 工作单位 邮政编码 电话 -
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